在打桩机沉井施工里,垫木根数的计算需综合沉井重量、垫木承载能力及布置形式等要素。下面为详细的计算方法及要点解析:
一、核心计算公式
垫木根数可通过沉井整体荷载与单根垫木承载能力的比值来确定,公式表达为:n=a⋅b⋅[σ]G
公式中各参数含义:
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n:垫木根数(计算结果需向上取整);
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G:沉井总荷载(包含结构自重与施工荷载,单位为 kN);
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a:单根垫木的长度(单位:m);
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b:单根垫木的宽度(单位:m);
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[σ]:垫木的允许承载力(单位:kPa,需依据木材类型确定,一般取值范围为 80~120 kPa)。
二、参数取值要点
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沉井总荷载 G
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结构自重:按混凝土或钢筋混凝土体积计算,混凝土容重取 24 kN/m³,钢筋混凝土容重取 25 kN/m³。
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施工荷载:需计入人员、设备等临时荷载,通常按 1~2 kN/m² 估算。
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垫木规格(a×b
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常见规格有 150 mm×150 mm(如长度 2.0 m、宽度 0.15 m)或 200 mm×200 mm,具体规格以设计要求为准。
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允许承载力 [σ]
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松木、杉木等软木垫木,允许承载力一般取 80 kPa;柞木等硬木垫木可取 120 kPa,需根据实际木材强度调整。
三、布置规则与安全考量
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垫木布置原则
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采用对称布置方式,沿沉井刃脚周边均匀铺设,可形成网格状或环形支撑体系。
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相邻垫木中心间距宜控制在 0.5~1.0 m,避免沉井受力不均。
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安全系数设置
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计算时需考虑 1.2~1.5 的安全系数,实际使用的垫木根数应略多于理论计算值,确保施工安全。
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地基承载力验证
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若地基承载力不足,需先对地基进行换填、夯实等处理,或通过铺设砂垫层增大垫木受力面积。
四、实例计算演示
已知条件:
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沉井为钢筋混凝土结构,平面尺寸 6 m×4 m,高度 8 m,混凝土容重 25 kN/m³;
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垫木选用松木,尺寸为 2.0 m×0.15 m,允许承载力 80 kPa;
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不考虑施工荷载。
计算过程:
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沉井体积:V=6×4×8=192m3
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沉井总重量:G=192×25=4800kN
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单根垫木承载面积:a×b=2.0×0.15=0.3m2
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单根垫木允许承载力:0.3×80=24kN
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垫木根数:n=244800=200 根
备注: 实际施工时,需根据刃脚位置调整垫木间距,最终根数可能稍多于计算值。
五、规范依据与设计建议
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参考标准:《建筑地基基础工程施工质量验收标准》(GB 50202-2018)、《沉井设计与施工规范》(JGJ/T 174-2010)。
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专业建议:复杂工程需结合结构设计图纸,利用结构力学软件进行验算,并经专业工程师审核确认,确保计算参数与现场条件匹配。